人们常将讯号速率（signaling rate）、资料速率（data rate）或是产出（throughput）等名词混淆使用，泛指802.11界面所能传输的资讯量；实际上，它们的含义并不相同，彼此不能相互取代。 802.11b标准的讯号速率是11Mbps，802.11a和802.11g的最大讯号速率则是54Mbps。

在这篇文章中，我们将深入解释这三个名词的差异，并证明虽然这些标准的讯号速率分别为11Mbps和54Mbps，但真正重要的实际资料产出却远低于讯号速率；我们还会提供建议来改善资料产出，特别是针对家庭网路消费性领域。

讯号速率

802.11的讯号速率定义如(公式一)所示：

《公式一》

位元时间（bit time）是传送一个位元资讯所须的时间。随着传输技术不同，802.11b讯号速率最低为1Mbps，最高则能达到11Mbps；802.11a标准和802.11g草案标准最高提供54Mbps讯号速率，比802.11b的讯号速率快五倍。

资料产出

802.11标准和它的所有衍生标准（802.11b、802.11a和802.11g草案）都包含实体层和通讯协定定义；换言之，这些标准都定义一些资料格式，传送资料必须符合这些格式，才能为线路的另一端所接收和了解。这些协定都包含相当的额外负担（overhead），它是指原始资料以外的所有添加资讯和这些资讯所须的传输时间（airtime）。802.11系统的额外负担包括协定标头（protocol header），装置的控制资讯；讯框时距（frame interval times），允许频带用户取得通讯传输媒介（无线频道）的使用权；错误与流程控制，确保传送内容的完整性（integrity）；讯息接收后的确认（acknowledgment），因为使用无线传输媒介，所以讯息发生错误或碰撞的机率都相对较高。

由于802.11b包含资料和上述的额外负担，资料产出的期望值约只有5.5Mbps，无法像讯号速率达到11Mbps；802.11a或802.11g装置的产出期望值也在30Mbps左右，而不是54Mbps的讯号速率。

802.11g与802.11b混合模式

目前802.11b网路使用者约2000万，随着市场升级至资料速率更高的802.11g，这些使用者也必须列入考虑。 IEEE 802.11g草案标准希望提高2.4GHz频带的资料产出，G工作小组（Task Group G）的草案就采用相同于802.11a标准的OFDM调变技术，包括与此标准相同的短封包前置资料（ short preamble）；另一方面，802.11g则使用2.4GHz频带。虽然802.11g草案要求向下相容于802.11b标准，这种相容性却很值得怀疑。所谓「向下相容性」是指在2.4GHz频带中使用相同频道的两种标准能够共存，但在实际应用中若不借助某些特定功能，这些装置将无法共存。

无法共存的原因有二：「现有」802.11b接收机无法解码OFDM资料，因此无论这些接收机是在接取点或是基地台，它们都没有能力侦测在相同频道中传送资料的802.11g发射机。其次，无论在接取点或基地台，802.11g发射机所传送的短封包前置资料都不同于802.11b标准使用的前置资料。 802.11b装置想传送资料时，它会先根据CSMA/CA协定要求来「倾听」频道状态，若它没有侦测到任何合法的传送动作，就会假设频道此时处于「空闲」状态，随即开始传送资料。

但另一方面，由于802.11b装置受到前述两个因素的影响，无法侦测出正在传送资料的802.11g用户，因此可能错误的认为频道无人使用，于是让自己的传送讯号「盖过」802.11g用户的传送讯号，通常这会造成双方的传送动作失败，于是两部装置被迫重传资料，系统的产出因而大幅下降。802.11g装置则不应犯相同「错误」，因为根据定义，它应向下相容于802.11b标准，也就是有能力侦测出802.11b装置，避免与它同时传送资料；但受到第一个问题的影响，系统总产出仍会受到伤害。

一个可能的解决方法是禁止混合模式802.11g和802.11b网路，若要同时支援802.11g和802.11b标准，就必须使用两个频道，由于2.4GHz频带只能容纳三个非重叠频道，这种做法将占掉2/3的可用频谱；更糟的是，若采用这种解决方法，同时支援这两种标准的成本将大幅攀升，因为系统需要两组无线电，才能让两个频道同时进行操作。

改善资料产出

另一个解决方法是强制要求系统提供一项网路协调功能，这也是IEEE 802.11的E工作小组（Task Group E）针对网路连线品质（QoS）所提出的建议。 802.11e草案标准的目标是改善无线区域网路的连线品质，使它能传送即时媒体资料，例如声音和视讯，不若现有802.11系列标准，它们是以资料传输为主，所提供的「尽力而为」（best effort）服务水准的影响。虽然这种方法将来可以解决混合模式802.11g/b的困境，但对于不支援802.11e草案标准的现有802.11b用户，它仍然无能为力。

802.11标准还提供另一种解决方法。根据这套标准的规定，接取点可以禁止基地台传送资料，方法是要求基地台先送一个「传送要求」（RTS）封包，等到它们收到接取点送来的「允许传送」（CTS ）封包后，才可以继续传送酬载资料封包。

802.11标准包含此项条款是为了解决以下问题：两个基地台在多个接取点的涵盖范围内，却不在彼此的涵盖范围内，由于无法「听到」对方的存在，所以可能会同时传送资料，使得接取点无法对任一个基地台的讯息进行解码。此机制可以解决混合模式的困境，若利用它来保护802.11g OFDM资料流量（traffic），使其不受802.11b传输的影响，该技术通常又被称为「保护机制」（Protection Mechanism）；但另一方面，使用它将对系统造成更多的额外负担（必须处理RTS-CTS封包），系统总产出也会降低，更高速率802.11g标准所能带来的好处将不复存在。

因此，要如何做才能改善系统的总产出，支援现有802.11b用户，并继续提供一套低成本解决方案？答案在于无线区域网路的市场区隔（segmentation），以及了解不同市场的采购准则和过程。操作互通性和产出是每个市场区隔的两大推动要素，每个人都希望他们的设备能在想要的任何地点以适当的速度操作，操作互通性则是指不同制造商所提供的设备在同一个网路上共同工作的能力。

家庭／消费性／零售市场

在家庭市场，无线网路设备通常是以「套件」方式进行采购，买主可能决定安装一套无线网路，并希望避免潜在的不相容性，因此会在同一个时间、在同一个地点、向同一个店家购买接取点和网路卡。零售店面提供套件时，接取点和网路卡通常来自同一组套装产品或是同一项促销计划，虽然这能解决实际家庭环境的操作互通性问题，但消费者还希望能在其它地点使用无线网路卡，通常是在公共场所，也希望就算在家里，也能使用电脑部门为其「工作电脑」所安装的无线网路卡。

产出对于家庭市场的重要性日益增加，因为消费者希望能以最高速度连接至可提供丰富内容的装置；举例来说，使用者可以透过无线区域网路，把摄影机所拍摄的图片和高画质视讯位元流下载至个人电脑，高资料产出对于这类应用非常重要。

企业市场

操作互通性是企业市场的选购准则之一，原因是接取点和网路卡的购买通常会分开进行，当无线接取点基础设施建置完成后，企业为不同装置选购网路卡时，就不一定要依循相同的程序；企业不一定会向其接取点供应商购买网路卡，在多数情形里，他们反而会向其它厂商购买。此外，无线接取点基础设施可能会不断升级，就算企业最初向同一家厂商购买接取点和网路卡，在经过多次升级后，它们也不一定仍是由相同的厂商供应。因此操作互通性是企业非常重视的选购准则，Wi-Fi联盟（Wi-Fi Alliance）的努力目标就是确保无线产品能提供跨厂商的操作互通性。

产出也是企业市场的一项重要因素，由于这类网路的资料流量极为庞大，绝大多数的企业电脑部门主管在采购通讯设备时，都会选择保证速率（guaranteed speed）最高的产品。

公共接取市场

公共接取市场（Public Access Market）和企业市场很像，最关心的是操作互通性，但是原因并不相同。公共接取市场不可能保证接取点和网路卡都来自同一家厂商，无论公共接取服务供应商向谁采购接取点设备，客户都会使用已经安装的网路卡，这些网路卡也必然来自不同厂商；若服务供应商企图要求客户采用特定厂商的网路卡，结果只会对公用无线区域网路的市场成长造成限制。此外，不同的服务供应商多半会选择不同的接取点厂商，使得接取点厂商和网路卡厂商更不可能是同一家公司，因此公共接取市场对操作互通性的重视程度必然更胜于企业市场。

资料产出对于公共接取市场也很重要，绝大多数使用者在利用这些网路时，都是为了上网存取大量资料。

具备操作互通性的家用解决方案

以下讨论将提出数种方法来改善家庭环境的「实际产出」，它们不但成本低，而且不会影响产品的操作互通性。这些解决方案必须提供以下特色：

Packet Binary Convolutional Coding（PBCC）的发展是为了提高无线网路的讯号速率，使它从802.11b所支援的11Mbps增加至22Mbps，并提供和现有802.11b系统的共存能力与操作互通性。厂商曾将这种调变／编码技术提交给802.11g工作小组，但草案标准并没有将它列为必备的高速调变技术，而是做为选用功能。必须注意的是，802.11b标准也包含PBCC做为可供选用的调变方法，只不过速度局限于11Mbps。 PBCC在市场上有时也被称为802.11b+。

802.11g采用802.11b装置无法解码的OFDM标头，PBCC的标头则和现有802.11b装置完全相同，因此现有802.11b装置可对PBCC封包标头进行解码，这是PBCC重要特性之一。PBCC标头包含一个「持续时间」（Duration）栏位，它是由原始的802.11标准所定义，用途是让接收机知道目前传送的封包有多长（微秒计算）；换言之，即使接收机无法对封包的其余部份进行解码，例如受到干扰或资料编码采用接收机不认识的PBCC或其它调变技术，接收机也知道要等待多久才能重新传送资料，而不会与目前的传送动作发生冲突。

PBCC符合要求，因为它允许现有802.11b基地台、「PBCC加强型」802.11b基地台以及选用PBCC模式的802.11g基地台在一起工作，不需要特殊的QoS网路连线品质或协调功能。 PBCC可以达成这项要求，是由于它采用三种基地台（现有的802.11b基地台、PBCC加强型802.11b基地台与选用PBCC模式的802.11g基地台）都能解码的相同封包标头，而且标头还包含「持续时间」栏位。另外，PBCC能提高讯号速率，进而提供更高的产出，而且不会影响这类「混合模式」操作。再者，因为PBCC网路卡与PBCC家庭网路以外的装置通讯时，会采用可相互操作的标准802.11b模式。最后，在消费性市场上，使用者多半会向同一家厂商购买接取点和无线网路卡，它们通常会使用同一家厂商的晶片组，因此能在应用的两端提供PBCC功能。

最后一个必须回答的问题是：如果使用PBCC，那么当它与现有802.11b产品进行混合模式操作时，产出能否达到802.11g产品的相近水准。 (图一)与(图二)是各种混合模式操作的两组模拟结果，这些图表比较了不同技术传送1000个位元组封包的所须时间，其中不仅包括「酬载」资料的传送时间，还包括为了传送资料、并与网路现有802.11b设备共存而须付出的额外时间。在这些图中，代表时间的长条越短，就表示它能以更快速度传送相同数量资料，网路也能提供更高的实际资料产出。图一是在网路环境中使用长封包前置资料（long preamble，可让接收机与发射机同步）的结果，图二则是使用短封包前置资料的结果；值得注意的是，某些现有设备可能只支援长封包前置资料，因此若要支援这类设备，就必须在整个网路中使用长封包前置资料。

从图中可明显看出，仅当现有802.11b装置与PBCC装置混合操作时，资料传送时间才超过总传送时间50％以上，使用OFDM装置时（模拟速率24、36和54Mbps），资料占总传送时间的比例即大幅下降；事实上，以54Mbps传送OFDM时，真正用来传送酬载资料的时间还不到20％，其它时间都被额外负担和保护机制所占用（PBCC并不需要保护机制）。

《图一 使用长封包前置数据传送1000个字节数据区块的所须时间》

从图中还可以发现，采用PBCC 22传送1000个位元组资料区块的所须时间还不到1毫秒，这表示其资料产出已超过8Mbps；相形之下，采用54Mbps和RTS-CTS保护机制的802.11g却需要约1.1毫秒，表示它的产出只略高于7Mbps。

《图二使用短封包前置资料传送1000个位元组资料区块的所须时间》

若使用短封包前置资料，并假设与网路连线的802.11b装置都支援短封包前置资料，则采用54Mbps速率的802.11g OFDM会稍微胜过PBCC，但此优势还不到5％，而且当讯号速率回降至36Mbps时（通常是由于接取点和基地台间的距离增加），其优势就会完全消失。

结论

若想透过54Mbps 802.11a或802.11g线路传送54Mbit的档案，所须时间将会超过一秒钟，这是由于无线传输媒介的实际资料产出通常都远低于讯号速率，因此不应将两者混淆；无论如何，可采取某些措施来改善这种现象，使得资料产出尽可能接近讯号速率。虽然企业市场和公共接取市场由于受到操作互通性要求的限制，而无法对通讯协定做任何改进，家庭市场却有很大发挥空间──只要它能满足本文所介绍的多项要求，其中最重要的就是维持不同环境中的操作互通性。 PBCC把无线网路的讯号速率从802.11b支援的11Mbps增加至22Mbps，并能与现有802.11b系统维持完整的共存能力和操作互通性，又不像802.11g OFDM装置因为必须采用「保护机制」而使得产出下降。最后，随着无线区域网路标准不断演进，各种技术创新又持续出现，只要把关注重点放在实际产出，而不仅是讯号速率，资料产出就会继续改进。 （作者为德州仪器无线区域网路事业部业务开发处长）